Effet quantique énigmatique dans un supraconducteur
Des chercheurs de l'Université de Princeton ont étudié la supraconductivité dans des alliages à base de fer, avec diverses concentrations de cobalt. La supraconductivité dans ces alliages est énigmatique, car les propriétés magnétiques du fer devraient compromettre l'émergence de la supraconductivité.
Dans un supraconducteur, l'électricité circule sans rencontrer de résistance électrique. Les récents alliages à base de fer restent supraconducteurs même à des températures relativement élevées (pour un supraconducteur). La supraconductivité dans les matériaux à base de fer reste un mystère, car les propriétés magnétiques du fer devraient entraver la supraconductivité.
Des chercheurs de l'Université de Princeton ont étudié la supraconductivité dans des alliages à base de fer, avec diverses concentrations de cobalt. La supraconductivité dans ces alliages est énigmatique, car les propriétés magnétiques du fer devraient compromettre l'émergence de la supraconductivité. Selon le théorème d'Anderson de 1959, les impuretés introduites dans l'alliage interfèrent avec la supraconductivité, mais, dans de nombreux cas, ne la détruisent pas complètement. Le cobalt est une exception ; sa présence dans les supraconducteurs à base de fer enraye la supraconductivité sans que l’on comprenne pourquoi.
L'équipe de Princeton a utilisé un microscope à effet tunnel pour examiner à une température d'environ 400 millikelvins un grand nombre d'échantillons contenant diverses concentrations d'impuretés de cobalt. L'influence des atomes de cobalt sur la supraconductivité a pu être mesurée tant à l’échelle atomique qu'à l’échelle globale. Il est apparu que chaque atome de cobalt exerce une influence locale dans un rayon limité à un ou deux atomes voisins. Si la concentration en cobalt augmente, la propriété supraconductrice de l'alliage disparaît complètement.
Super conducting quantum-phase effect. Video: Princeton University.
La supraconductivité résulte du couplage de deux électrons pour former un seul état quantique. Cela permet aux électrons de traverser un matériau sans rencontrer de résistance. Dans le cas de l'arséniure de lithium et de fer, la diffusion à la limite dite de Born est apparemment capable de violer le théorème d'Anderson, ce qui entraîne une transition de phase quantique d'un état supraconducteur à un état non supraconducteur.
Les supraconducteurs peuvent également être décrits par une propriété appelée leur spectre de tunnellisation. L'arséniure de fer et de lithium possède un intervalle d'ondes S avec un fond en forme de U dans l'intervalle d'énergie supraconductrice. Les impuretés de cobalt non seulement suppriment la supraconductivité, mais elles modifient également la nature de cet intervalle.
L'équipe de chercheurs a constaté qu'en introduisant un changement de signe dans le paramètre d'ordre de supraconductivité, elle a pu reproduire les changements étranges produits par les impuretés de cobalt. Leur conclusion, étayée par trois modèles théoriques, indiquait que le supraconducteur était effectivement un alliage exotique qui changeait de signe et qui n'était pas couvert par les travaux originaux d'Anderson.
Les résultats ont été publiés dans Physical Review Letters.
Des chercheurs de l'Université de Princeton ont étudié la supraconductivité dans des alliages à base de fer, avec diverses concentrations de cobalt. La supraconductivité dans ces alliages est énigmatique, car les propriétés magnétiques du fer devraient compromettre l'émergence de la supraconductivité. Selon le théorème d'Anderson de 1959, les impuretés introduites dans l'alliage interfèrent avec la supraconductivité, mais, dans de nombreux cas, ne la détruisent pas complètement. Le cobalt est une exception ; sa présence dans les supraconducteurs à base de fer enraye la supraconductivité sans que l’on comprenne pourquoi.
L'équipe de Princeton a utilisé un microscope à effet tunnel pour examiner à une température d'environ 400 millikelvins un grand nombre d'échantillons contenant diverses concentrations d'impuretés de cobalt. L'influence des atomes de cobalt sur la supraconductivité a pu être mesurée tant à l’échelle atomique qu'à l’échelle globale. Il est apparu que chaque atome de cobalt exerce une influence locale dans un rayon limité à un ou deux atomes voisins. Si la concentration en cobalt augmente, la propriété supraconductrice de l'alliage disparaît complètement.
Super conducting quantum-phase effect. Video: Princeton University.
La supraconductivité résulte du couplage de deux électrons pour former un seul état quantique. Cela permet aux électrons de traverser un matériau sans rencontrer de résistance. Dans le cas de l'arséniure de lithium et de fer, la diffusion à la limite dite de Born est apparemment capable de violer le théorème d'Anderson, ce qui entraîne une transition de phase quantique d'un état supraconducteur à un état non supraconducteur.
Les supraconducteurs peuvent également être décrits par une propriété appelée leur spectre de tunnellisation. L'arséniure de fer et de lithium possède un intervalle d'ondes S avec un fond en forme de U dans l'intervalle d'énergie supraconductrice. Les impuretés de cobalt non seulement suppriment la supraconductivité, mais elles modifient également la nature de cet intervalle.
L'équipe de chercheurs a constaté qu'en introduisant un changement de signe dans le paramètre d'ordre de supraconductivité, elle a pu reproduire les changements étranges produits par les impuretés de cobalt. Leur conclusion, étayée par trois modèles théoriques, indiquait que le supraconducteur était effectivement un alliage exotique qui changeait de signe et qui n'était pas couvert par les travaux originaux d'Anderson.
Les résultats ont été publiés dans Physical Review Letters.
